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Die
Erfindung betrifft ein Absperrventil mit Zustandsanzeige, mit einem
um eine Drehachse drehbaren Betätigungselement mit Sichtfenster
auf einer Oberseite desselben, durch dessen Drehbetätigung
ein Ventil zwischen einer Offen- und einer Geschlossenstellung bewegbar
ist, und das mit einer Zustandsanzeige zur Anzeige der Ventilstellung
in Wirkverbindung steht, wobei die Zustandsanzeige ein um die Drehachse
drehbar gelagertes Schleppelement umfasst, das mit dem Betätigungselement so
zusammenwirkt, dass durch das Sichtfenster eine Offenmarkierung
für die Offenstellung oder eine Geschlossenmarkierung für
die Geschlossenstellung des Ventils erkennbar ist.
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Stand der Technik
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Hochwertige
Absperrventile sind mit einer Zustandsanzeige versehen, mit der
die aktuelle Betriebsstellung des Ventils optisch signalisiert wird.
Bei dem Betätigungselement handelt es sich beispielsweise
um eine Kurbel, einen Knebel, einen Hebel oder um ein Handrad, häufig
umgeben von einer Kappe.
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Auf
der Oberseite des Handrades befindet sich ein Fensterausschnitt,
durch den man in das Handradinnere auf einen durch Reibung oder
Klemmung verdrehgehemmten Anzeigering blicken kann, auf dem farbliche
Markierungen, wie etwa rot für „geschlossen” oder
grün für „offen” aufgebracht
sind.
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In
geschlossener Stellung sieht der Bediener in der Draufsicht auf
das Handrad die rote Markierung für „geschlossen”.
Wird nun das Handrad verdreht, so ändert das Fenster im
Handrad seine Position relativ zum darunter liegenden Anzeigering
da dieser sich wegen Klemmung nicht bewegen kann. Das Fenster fährt
nun über einen Übergangsbereich zwischen der roten
Markierung und der grünen Markie rung, bis nur noch die
grüne Markierung für „offen” zu
sehen ist. Dies bleibt unverändert bis zum Erreichen der
Endstellung des Handrades.
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In
einem Übergangsbereich wird optisch ein Zustand dargestellt,
der weder eindeutig geöffnet noch eindeutig geschlossen
zeigt. Die optischen Signale für beide Zustände
sind in diesem Bereich gleichzeitig sichtbar.
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Ist
die Endstellung nach weniger als 360° Verdrehwinkel (minus
Fensterbreite) erreicht, so ist die Darstellung des Öffnungszustandes
eindeutig. Beim Zurückdrehen wird erst wieder der grüne
Bereich durchlaufen, hiernach folgt der Übergangsbereich
zu rot und wenn das Ventil geschlossen ist, kann man im Fenster
ausschließlich die rote Markierung sehen.
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Ist
die Endstellung jedoch erst nach mehr als 360° Verdrehwinkel
(abzüglich der Fensterbreite) erreicht, so wird entweder
der rote Bereich erneut (oder mehrmals) durchlaufen, oder am Handrad
ist ein Mitnehmer angebracht, der den Anzeigering bis zum Erreichen
der Endstellung gegen die Klemm- oder Reibkraft mitschleppt, bevor
die rote Markierung erneut erreicht wird.
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Bei
der zuerst genannten Ausgestaltung ist die Mangelhaftigkeit der
Anzeige offenkundig: Trotz geöffnetem Ventil wird der rote
Bereich mit dem Sinngehalt „geschlossen” durchlaufen,
was zu Fehlinterpretationen führen kann und sicherheitstechnisch
als gefährlich einzustufen ist.
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Bei
der als zweites genannten Ausgestaltung mit Schleppmechanismus für
einen Anzeigering tritt die Mangelhaftigkeit bei der Anzeige des Öffnungszustandes
des Ventils erst bei der Schließbewegung auf: Ein Absperrventil
dieser Art ist beispielsweise aus der
DE 43 09 753 A1 bekannt. Bei dem dort vorgeschlagenen
Absperrventil, wie etwa einem Durchgangsventil, Eckventil oder Flaschenventil,
ist ein drehbares Handrad zum Bewegen des Ventils zwischen seiner
Offen- und seiner Schließstellung vorgesehen. Das Handrad
ist mit einem Mitnehmer versehen, der beim Drehen in einen Mitnahmenocken eines
Anzeigerings eingreift, so dass dieser gegen eine Reibungskraft
mitgeschleift wird, bis die Endstellung des Ventils erreicht ist.
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Bei
der Schließbewegung löst sich der Mitnehmer vom
Mitnahmenocken des Anzeigerings und durchläuft erst den
gesamten grünen Bereich, dann den Übergangsbereich
bis nach einer vollen Umdrehung am Ende des roten Bereiches wieder
an den Mitnahmenocken stößt und dann den Anzeigering solange
mit Signalgebung „rot” mitschleppt, bis das Ventil
tatsächlich geschlossen ist. Optisch wird jedoch schon
bei einer vollen Umdrehung des Handrades abzüglich der
Fensterbreite der geschlossene Zustand („rot”)
des Ventils angezeigt, also bereits bevor das Ventil tatsächlich
geschlossen ist.
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In
beiden Fällen kann es zu Gefährdungen und Unfällen
kommen, wenn beispielsweise ein brennbares oder giftiges Gas aus
einer nicht ordnungsgemäß verschlossenen Druckflasche
entweichen kann.
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Technische Aufgabe
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein betriebssicheres
Absperrventil mit verlässlicher und eindeutiger Zustandsanzeige
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einem Absperrventil der eingangs genannten
Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass das Schleppelement die Offenmarkierung aufweist und in einer
Ebene oberhalb der Geschlossenmarkierung drehbar ist, wobei das
Schleppelement mit dem Betätigungselement derart zusammenwirkt,
dass es bei Ventil-Geschlossenstellung die Sicht durch das Sichtfenster auf
die Geschlossenmarkierung freigibt, und bei Ventil-Offenstellung
die Sicht durch das Sichtfenster auf die Geschlossenmarkierung durch
Abdeckung verhindert.
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Die
Zustandsanzeige des erfindungsgemäßen Absperrventils
umfasst drei funktionale Ebenen, die – von oben nach unten
gesehen – durch das Sichtfenster, das Schleppelement und
durch die Geschlossenmarkierung gekennzeichnet sind. In der oberen
Ebene ist das Sichtfenster vorgesehen, das sich mit dem Betätigungselement
dreht. Die mittlere Ebene ist durch das Schleppelement mit der Offenmarkierung
bestimmt, das ebenfalls drehbar gelagert ist. In der unteren Ebene
befindet sich die Geschlossenmarkierung, die durch das Schleppelement
entweder ü berdeckt oder freigegeben wird. Die radialen Abstände
zur Drehachse sind so, dass Sichtfenster, Offenmarkierung des Schleppelements
und Geschlossenmarkierung übereinander zu liegen kommen
können.
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Ein
wesentliches Element des erfindungsgemäßen Absperrventils
ist das um die Drehachse verdrehbare Schleppelement, das über
die Geschlossenmarkierung bewegbar ist und diese dadurch abdeckt.
Diese Abdeckung geschieht dann, wenn das Ventil zwar offen ist,
aber gleichzeitig das Sichtfenster infolge der Drehbewegung des
Betätigungselements über der Geschlossenmarkierung
zu liegen kommt – diese also an und für sich sichtbar
wäre und dann eine falsche Stellungsanzeige, nämlich
geschlossen – signalisieren würde. Stattdessen
ist in diesem Status durch das Sichtfenster das abdeckende Schleppelement
sichtbar, das auf seiner Oberseite die Offenmarkierung trägt
und somit die tatsächliche Offenstellung des Ventils richtig
signalisiert. Das Schleppelement ist sinnvollerweise mindestens
so groß wie der über das Sichtfenster sichtbare
Teil der Geschlossenmarkierung.
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Diese
Funktion wird durch die Anordnung des Schleppelements – in
Blickrichtung gesehen – vor der Geschlossenmarkierung,
durch seine Verdrehbarkeit um die Drehachse, sowie durch das Zusammenspiel
mit dem Betätigungselement erreicht, indem das Schleppelement
beim Öffnen und Schließen des Ventils mit dem
Betätigungselement reversierend über die Geschlossenmarkierung
und von dort wieder in seine Ausgangsstellung geschleppt wird.
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Beim
Drehen des Betätigungselementes in Öffnungsrichtung
verschwindet die Geschlossenmarkierung aus dem Sichtfenster und
eine Offenmarkierung wird erkennbar. Bei einem ersten vorgegebenen Verdrehwinkel
(im Folgenden als „vorderer Eingriffswinkel” bezeichnet)
kommt es mittelbar oder unmittelbar zu einem Eingriff zwischen Betätigungselement und
Schleppelement, so dass dieses beim weiteren Verdrehen mitgeschleppt
und mitgedreht wird, wobei die Offenmarkierung des Schleppelements
im Sichtfenster sichtbar ist. Das Schleppelement wird beim Weiterdrehen über
einen Verdrehwinkel (der 360 Grad minus Winkelbereich der Geschlossenmarkierung
beträgt) hinaus über die Geschlossenmarkierung
gezogen, so dass diese unsichtbar bleibt. Das Schleppelement ist
somit mindestens so groß wie die Geschlossenmarkierung.
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Beim
Zurückdrehen des Betätigungselements in Geschlossenrichtung
verdeckt das Schleppelement wieder (oder immer noch) die Geschlossenmarkierung
und zeigt somit „Offen” an. Beim weiteren Verdrehen
des Betätigungselements in Schließrichtung wird
das Schleppelement wieder von seiner Stellung vor der Geschlossenmarkierung
weggeschleppt und gelangt schließlich beim vorderen Eingriffswinkel
wieder außer Eingriff zum Betätigungselement,
so dass beim weiteren Zudrehen des Betätigungselementes
allmählich die Geschlossenmarkierung im Sichtfenster erscheint
und bei vollständigem Schließen des Betätigungselementes
im Sichtfenster allein sichtbar ist.
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Das
Schleppelement ist somit geeignet, die Geschlossenmarkierung abzudecken
und im Sichtfenster statt dessen seine eigene Offenmarkierung anzuzeigen,
solange das Betätigungselement die Geschlossenstellung
nicht erreicht hat. Dadurch werden Ablesefehler vermieden und es
wird ein Absperrventil mit verlässlicher Zustandsanzeige
erreicht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Absperrventils ist vorgesehen, dass das Schleppelement zwischen
einem vorderen Anschlag und einem hinteren Anschlag unter Einwirkung
des Betätigungselements verdrehbar ist.
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Der
Verdrehwinkel des Schleppelements wird durch die Lage der Anschläge
bestimmt. Zwischen den Anschlägen ist das Schleppelement
im Eingriff mit dem Betätigungselement und wird von diesem
mitgeschleppt und dabei reversierend hin und herbewegt. Im Rahmen
dieser reversierenden Bewegung ist durch das Sichtfenster nur die
Offenmarkierung des Schleppelements sichtbar, auch wenn dieses über
die Geschlossenmarkierung gezogen ist. Die für diese Abdeckung
notwendige Verdrehung definiert den minimalen Verdrehwinkel des Schleppelements
zwischen dem vorderen und dem hinteren Anschlag. Mit anderen Worten,
der Verdrehwinkel zwischen den Anschlägen muss mindestens so
groß sein, dass der im Sichtfenster sichtbare Teil der
Geschlossenmarkierung vollständig abgedeckt werden kann.
Vor dem vorderen Anschlag und nach dem hinteren Anschlag ist das
Schleppelement außer Eingriff zum Betätigungselement
und kann nicht weiter verdreht werden (das Betätigungselement kann
jedoch auch dann noch weiter verdreht werden, und zwar bis zu einem
Verdrehwinkel, an dem es zu einem erneuten Eingriff zum Schleppelement
kommen würde).
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Um
einen möglichst großen Verdrehwinkel des Ventils
zuzulassen, wird ein möglichst großer Verdrehwinkel
des Schleppelements zwischen den Anschlägen angestrebt.
Im Idealfall sind der vordere Anschlag und der hintere Anschlag
daher auf einen Bereich oder einen Punkt zusammengezogen, an dem
das Schleppelement links und rechts anschlagen kann, so dass sich
ein Verdrehwinkel zwischen den Anschlägen bis nahe an 360
Grad ergeben kann. Vorzugsweise beträgt der Verdrehwinkel
zwischen vorderem und hinterem Anschlag mindestens 270 Grad.
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Aus
den obigen Erläuterungen ergibt sich, dass der minimale
Verdrehwinkel zwischen vorderem und hinterem Anschlag mindestens
so groß ist wie ein Winkelbereich, der die Weite der Geschlossenmarkierung
definiert. Die Geschlossenmarkierung ist beispielsweise als Kreisausschnitt
eines Kreisrings ausgebildet, dessen Weite durch den hier als „Kreisausschnittswinkel” bezeichneten
Winkel definiert wird (im Ausführungsbeispiel auch als „Winkel
x” bezeichnet). Entscheidend ist dabei die tatsächliche Umfangs-Erstreckung
der Markierung, nicht der durch das Sichtfenster sichtbare Ausschnitt.
Das Sichtfenster hat vorteilhafterweise ebenfalls einen dem Winkel
X entsprechenden Öffnungswinkel.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schleppelement
mit einem die Offenmarkierung tragenden Kreisring versehen, der
von einem Ausschnitt unterbrochen ist, der mindestens so groß ist wie
der Kreisausschnittswinkel.
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Dadurch
wird gewährleistet, dass bei Geschlossenstellung ausschließlich
die Geschlossenmarkierung im Sichtfenster erkennbar ist (und nicht auch
ein Teil des Schleppelements). Der Ausschnitt in der Offenmarkierung
des Schleppelements ermöglicht zwar die Sicht auf die gesamte
Geschlossenmarkierung, wobei aber der tatsächliche sichtbare Ausschnitt
durch die Größe des Sichtfensters bestimmt wird.
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Es
hat sich als günstig erwiesen, wenn der Kreisring einen
mit einem Anschlagteil versehenen, hülsenförmigen
Ansatz aufweist, der sich in die Innenbohrung eines Hilfszylinders
erstreckt, in welcher der vordere Anschlag und der hintere Anschlag
der Drehbewegung des Schleppelements ausgebildet sind.
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Der
hülsenförmige Ansatz des unterbrochenen Kreisrings
dreht sich dabei frei in der Innenbohrung des Hilfszylinders, wobei
das mindestens eine Anschlagteil mit dem dort vorgesehenen Anschlag (oder
Anschlägen) zusammenwirkt. Durch das Zusammenspiel von
Lage und Umfangserstreckung des Anschlags (oder der Anschläge)
sowie der Lage und Umfangserstreckung des Anschlagteils wird der mögliche
Verdrehwinkel des Schleppelements bestimmt. Eine Berührung
mit der Innenwandung der Hilfszylinder-Innenbohrung ist jedoch nicht
erwünscht.
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Dabei
hat es sich bewährt, wenn der Hilfszylinder auf seiner
dem Schleppelement zugewandten Stirnseite die Geschlossenmarkierung
trägt.
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Die
Geschlossenmarkierung ist mittelbar oder unmittelbar auf der dem
Sichtfenster zugewandten, oberen Stirnseite des Hilfszylinders vorgesehen. Die
Hilfszylinder-Stirnseite – oder ein darauf fixiertes, flächiges
Markierungselement – bildet hierbei die eingangs erwähnte,
unterste funktionale Ebene der Zustandsanzeige und wird im Folgenden
auch als „Anzeigeelement” bezeichnet.
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Eine
konstruktiv besonders einfache Gestaltung der Geschlossenmarkierung
ergibt sich, wenn diese als Kreisring mit einer Breite ausgebildet
ist, die der Wandstärke des Hilfszylinders entspricht.
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Die
Markierung ist beispielsweise als farbige Fläche, als Bereiche
unterschiedliche Musterung oder Schraffur, in Form von Symbolen
oder einer Beschriftung ausgeführt.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Absperrventils ist vorgesehen, dass das Schleppelement erst durch Drehen
des Betätigungselements in Eingriff mit demselben gelangt,
und dass Maßnahmen zur Erhöhung der Reibung vorgesehen
sind, die einem Verdrehen des Schleppelements um die Drehachse ohne
den Eingriff mit dem Betätigungselement entgegenwirken.
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In
Geschlossenstellung sind Schleppelement und Betätigungselement
nicht im Eingriff miteinander. Beim Drehen des Betätigungselements
in Öffnungsrichtung bleibt das Schleppelement in seiner Position
und das Sichtfenster wird über die Offenmarkierung des
Schleppelements gedreht. Frühestens dann, wenn im Sichtfenster
nur noch Offenmarkierung zu sehen ist, wird das Schleppelement mit
dem Betätigungselement mitgedreht. Um ein vorzeitiges Mitdrehen
zu vermeiden, etwa infolge von Verunreinigungen zwischen Betätigungselement
und Schleppelement, kann eine gewisse Fixierung des Schleppelements
vorgesehen werden, die den Widerstand gegen ein Verdrehen um die
Drehachse erhöht. Im Fall einer gleitenden Drehbewegung
des Schleppelements über eine Gleitfläche genügt
hierfür beispielsweise eine Ausbuchtung und eine korrespondierende Vertiefung
in Schleppelement und Gleitfläche.
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Das
Betätigungselement weist vorzugsweise ein Oberteil auf,
in dem das Sichtfenster ausgebildet ist, und das mit einem Zapfen
versehen ist, der mit dem Ventil in Drehverbindung steht.
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Das
Sichtfenster ist somit so angeordnet, dass die Zustandsanzeige mit
Blickrichtung parallel zur Drehachse erkennbar ist. In der Regel
ist der untere Teil des Zapfens als Innenvierkant ausgebildet, der
mit einem entsprechenden Oberteil des Ventils zusammenwirkt.
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Es
hat sich als günstig erwiesen, wenn das Schleppelement
und das Betätigungselement über einen Mitnehmer
und eine damit korrespondierende Ausnehmung zusammenwirken.
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Der
Mitnehmer ist beispielsweise als Zapfen, Kugel oder Stift am Oberteil
des Betätigungselements ausgebildet, der in eine entsprechende
Ausnehmung im Schleppelement hineinragt. Diese mechanische Rastverbindung
erlaubt es einerseits, das Betätigungselement und das Schleppelement
gemeinsam um die Drehachse zu drehen und sie ist auch andererseits
zu lösen, wenn das Schleppelement an einem Anschlag anliegt,
indem der Mitnehmer aus der Ausnehmung herausgedreht wird.
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Um
ein zuverlässiges Zusammenspiel von Mitnehmer und damit
korrespondierender Ausnehmung zu gewährleisten, hat es
sich als günstig erwiesen, wenn das Schleppelement mittels
eines Druckelements gegen das Betätigungselement gepresst wird,
wobei das Schleppelement und das Betätigungselement nur
gegen die Anpresskraft des Druckelements außer Eingriff
gebracht werden können Das Druckelement ist ein elastisches
Element mit Federwirkung, im einfachsten Fall eine Blatt- oder Spiralfeder.
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Weiterhin
wird das Absperrventil vorzugsweise einer Rutschkupplung, Überschnappeinrichtung oder
eine Sollbruchstelle versehen, so dass im Falle eines Versagens
der Zustandsanzeige das Ventil geschlossen werden kann.
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Hierdurch
bleibt gewährleistet, dass – auch bei Fehlfunktion
des Betätigungsmechanismus das Ventil unter Anwendung von
Handgewalt noch geschlossen werden kann.
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Um
einen möglichst großen Verdrehwinkel des Absperrventils
zuzulassen, sind die Winkelbereiche der Umfangserstreckungen von
Sichtfenster, Geschlossenmarkierung und Anschlagelement vorteilhafterweise
etwa gleich groß sind.
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Ein
guter Kompromiss zwischen großem Verdrehwinkel und Erkennbarkeit
der Stellungsanzeige ergibt sich, wenn der Winkelbereich der Umfangserstreckungen
zwischen 45 Grad und 135 Grad liegt.
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Ausführungsbeispiel
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und
einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung
zeigt im Einzelnen
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1 eine
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Absperrventils in einer Seitenansicht und als Schnittdarstellung,
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2a das
Handrad des Absperrventils von 1 in einer
Seitenansicht im Schnitt,
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2b das
Handrad in einer Draufsicht,
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3a die
Schleppscheibe des Absperrventils von 1 in einer
Seitenansicht im Schnitt,
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3b die
Schleppscheibe in einer Draufsicht,
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4a zeigt
einen Längsschnitt eines Anzeigeelements für ein
Absperrventil gemäß der Erfindung,
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4b zeigt
das Anzeigeelements in einer Draufsicht
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5a, 5b ein
Ablaufschema zur Erläuterung des Bewegungsablaufs der Bestandteile
der Stellungsanzeige.
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Die 1 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform eines Gasabsperrventils
mit Zustandsanzeige in Form eines Leitungsventils. Der Grundkörper 1 enthält
in üblicher Weise zwischen einer Gaseinlassseite 2 und
einer Gasauslassseite 3 einen Ventil mit Dichtelement und
Ventilsitz, eine Absperrspindel 6 und eine Kopfschraube 8.
Auf der Kopfschraube 8 ist über einen Außenvierkant 10 ein Handrad 9 verdrehfest
verbunden. Das Handrad 9 weist eine Oberseite 11 mit
Sichtfenster 5 und einen hülsenförmigen
Mantelteil 12 auf.
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Innerhalb
des Handrades 9 ist ein Anzeigeelement 13 mit
stufig abgesetzter Innenbohrung 14 angeordnet, das auf
der Kopfschraube 8 aufsitzt. Auf der oberen Stirnseite
des Anzeigeelements 13 ist ein Kreisausschnitt rot markiert
(Geschlossenmarkierung 31; siehe 4b und 5) und der daran unmittelbar im angrenzende
Kreisausschnitt grün markiert. Die Farbe „Rot” kennzeichnet
den Geschlossenzustand des Absperrventils, „Grün” den
Offenzustand. Der rote Kreisausschnitt erstreckt sich über
einen Winkelbereich von 90 Grad und der grüne Kreisausschnitt über
einen Winkelbereich von 270 Grad.
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Auf
der oberen Stirnseite des Anzeigeelements 13 liegt eine
Schleppscheibe 15 auf. Diese weist ein hülsenförmiges
Unterteil 17 auf, das sich in die Innenbohrung 14 des
Anzeigeelements 13 erstreckt, und an dessen Oberseite sich
als wesentlicher Bestandteil des „Schleppelements” ein
flanschförmiger Außenkragen 16 anschließt.
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Die
Schleppscheibe 15 ist in den 3a und 3b im
Detail dargestellt. Der Außenkragen 16 ist nicht
umlaufend, sondern von einer Aussparung 18 mit einem Kreisauschnittswinkel „X” von
etwa 90 Grad unterbrochen. Ansonsten ist die Oberseite 21 des
Kragens 16 grün markiert (= Offenmarkierung). An
die Innenbohrung 19 angrenzend ist auf der Kragenoberseite 21 und
mittig zur Aussparung 18 eine Kerbe 20 vorgesehen.
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Das
hülsenförmige Unterteil 17 weist einen nach
unten weisenden Lappen 24 auf, der sich über einen
Kreiswinkelbereich von 90 Grad erstreckt. Die Lage und Erstreckung
des Lappens sind aus 5 (dritte Reihe)
ersichtlich. Dazu korrespondierend ist in der Innenbohrung 14 des
Anzeigeelements 13 ein nach innen ragender Fortsatz 22 (siehe 5, 2. Reihe) vorgesehen. Der Fortsatz 22 dient
als Anschlag für den Lappen 24 der Schleppscheibe 15, und
zwar beim Öffnen des Ventils als linksseitiger Anschlag
und beim Schließen als rechtsseitiger Anschlag. Der Fortsatz 22 und
der Lappen 24 sind zueinander so angeordnet und gestaltet,
dass beim Verdrehen des Handrades 9 in Öffnungsrichtung (nach
links, gegen den Uhrzeigersinn), der Anschlag nach einem Verdrehwinkel
von 270 Grad erfolgt. Beim Zurückdrehen und rechtsseitigem
Anschlag kommt der Ausschnitt 18 genau über dem
rot markierten Kreisausschnitt des Anzeigeelements 13 zu liegen
(dies entspricht der Ausgangsstellung), und beim linksseitigen Anschlag über
dem grün markierten Kreisausschnitt des Anzeigeelements 13.
Die Schleppscheibe 15 kann somit innerhalb der Innenbohrung 14 des
Anzeigeelements 13 eine Drehung von 270 Grad um die Drehachse 23 ausführen.
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Die
Schleppscheibe 15 wird mittels einer Spiralfeder 26 nach
oben, gegen die Oberseite 11 des Handrades 9 gedrückt.
Details des Handrades 9 sind aus den 2a und 2b erkennbar. Ähnlich
wie die Schleppscheibe 15 weist auch das Handrad 9 ein hülsenförmiges
Innenteil 27 auf, an das sich die Oberseite 28 anschließt,
und die in einen Außenmantel 25 übergeht.
Die mit dem Innenvierkant 29 versehene Hülse 27 ist
auf den Außenvierkant 10 des Ventils aufgesetzt,
wie oben bereits beschrieben. Die Oberseite 28 ist mit
einem Durchbruch versehen, der das Sichtfenster 5 bildet.
Das Sichtfenster 5 erstreckt sich über einen Winkelbereich
von etwa 90 Grad. Die Breite des Sichtfensters 5 (in radialer
Richtung) entspricht etwa der Breite der Stirnseite des Anzeigeelements 13 und
der Breite des Kragens 16 der Schleppscheibe 15,
nämlich 5 mm.
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In
der Draufsicht von 2b, die die Mitte des Sichtfensters 5 bei
einer Position von „9 Uhr” zeigt, ist in einer „12
Uhr” entsprechenden Position an das Handrad 9 ein
Mitnehmer 30 in Form einer nach unten weisenden Erhebung
angegossen, deren abgerundete Spitze von der Unterseite 31 etwa
1 mm herausragt. Die radiale Position des Mitnehmers 30 entspricht
genau der radialen Position der Kerbe 20 der Schleppscheibe 15.
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Details
des Anzeigeelements 13 mit der stufig abgesetzten Innenbohrung 14 sind
aus den 4a und 4b ersichtlich. 4b zeigt
eine Draufsicht auf das Anzeigeelement 13 und 4a einen
Längsschnitt desselben. Auf der oberen Stirnseite des Anzeigeelements 13 ist
ein Kreisausschnitt rot markiert. Dabei handelt es sich um die Geschlossenmarkierung 31 der
Stellungsanzeige. Der daran unmittelbar angrenzende Kreisausschnitt 41 ist
grün markiert. Der rote Kreisausschnitt erstreckt sich über einen
Winkelbereich von 90 Grad und der grüne Kreisausschnitt über
einen Winkelbereich von 270 Grad.
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In
der Innenbohrung 14 ist ein nach innen ragender Fortsatz 22 vorgesehen,
der als Anschlag für den nach unten ragenden Lappen 24 der
drehenden Schleppscheibe 15 dient. In der Draufsicht von 4b,
die die Mitte der Geschlossenmarkierung 31 bei einer Position
von „12 Uhr” zeigt, ist der Fortsatz in einer „6
Uhr” entsprechenden Position vorgesehen. Im Gegensatz zu
der in 1 gezeigten Ausführungsform weist das
Anzeigeelement 13 von 4 das
auf der Kopfschraube 8 aufsitzende Unterteil Einschlitzungen 42 auf,
die die Anforderungen an die Passgenauigkeit verringern und einen
verdrehfesten Sitz auf der Kopfschraube 8 gewährleisten.
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Die
Winkelbereiche der Umfangserstreckungen von Sichtfenster 5,
Geschlossenmarkierung 31 und Lappen 24 der Schleppscheibe 24 sind
im Idealfall gleich groß und liegen im Ausführungsbeispiel
bei 90° (als Winkel „x” bezeichnet).
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen
Absperrventils anhand des Ablaufschemas der 5a und 5b und
unter Bezugnahme auf die in den 1 bis 4 verwendeten Bezugsziffern schematisch
näher erläutert. Die dargestellte Zustandseinrichtung
ist für Absperrventile geeignet, bei denen der Verdrehwinkel
des Handrades zwischen Geschlossen- und maximaler Offenstellung
etwas weniger als 900 Grad beträgt (genauer 880 Grad).
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In
der obersten Reihe von 5a ist der Verdrehwinkel des
Handrades 9 ausgehend von der Geschlossenstellung des Ventils
(0°) angegeben.
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Die
zweite Reihe zeigt die jeweilige Stellung des Sichtfensters 5,
das sich über einen radialen Winkelbereich von 90 Grad
erstreckt. In Geschlossenstellung ist in der „9-Uhr-Position” der
Mitnehmer 30 erkennbar, der sich über einen Winkelbereich
von etwa 5 Grad erstreckt. Die Mitten der Winkelbereiche von Sichtfenster 5 und
Mitnehmer 30 schließen einen Winkel von 90 Grad
ein.
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Die
dritte Reihe zeigt die Stellung der Geschlossenmarkierung 31 auf
der Oberseite des Anzeigeelements 13. Da sich das Anzeigeelement 13 nicht
um die Drehachse 23 dreht, ändert die Geschlossenmarkierung 31 ihre
Position (im Wesentlichen) nicht. Die Geschlossenmarkierung erstreckt sich über
einen Kreiswinkelbereich von 90 Grad, der Rest der Oberseite des
Anzeigeelements 13 zeigt die „Offenmarkierung” (grüne
Farbe). Der Geschlossenmarkierung 31 mittig gegenüberliegend
ist der nach innen ragende Fortsatz 22 in der Innenbohrung
des Anzeigeelements 13 dargestellt, der als Anschlag für die
Schleppscheibe 15 dient.
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Die
vierte Reihe zeigt die Schleppscheibe 15 und die jeweilige
Positionen der Aussparung 18, die ebenfalls einen Winkelbereich
von 90 Grad einnimmt. Die Kerbe 20 auf der Oberseite der
Schleppscheibe 15 ist mittig zur Aussparung 18 angebracht und
erstreckt sich über einen Winkelbereich „z” von 10
Grad. Die radiale Erstreckung des Lappens 24 an der Unterseite
Schleppscheibe 15 ist durch einen schwarzen markierten
Bereich symbolisiert. Der Lappen erstreckt sich ebenfalls über
einen Winkelbereich „x” von 90 Grad.
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In
der Ausgangsstellung (0°) liegt die Aussparung 18 genau über
der Geschlossenmarkierung 31, so dass nur diese durch das
Sichtfenster 5 zu sehen ist. Beim Drehen des Handrads 9 in Öffnungsrichtung
(gegen den Uhrzeigersinn, wie anhand des Richtungspfeils 50 angezeigt)
verschwindet zunächst die Geschlossen markierung 31 aus
dem Sichtfenster 5 und die Offenmarkierung 21 (grüne
Farbe) der ruhenden Schleppscheibe 15 wird erkennbar. Die Schleppscheibe 15 und
das Handrad 9 sind bis zu einem Verdrehwinkel von 270° nicht
im Eingriff miteinander.
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Beim
Verdrehwinkel von 270° (360° – x) rastet
der Mitnehmer 30 des Handrades 9 in die Kerbe 20 der
Schleppscheibe 15 ein, so dass beim weiteren Verdrehen
des Handrades 9 die Schleppscheibe 15 mitgeschleppt
und mitgedreht wird und dabei über die Geschlossenmarkierung 31 gezogen
wird (360°). Daher bleibt die Offenmarkierung 21 der
Schleppscheibe 15 auch bei einem Verdrehwinkel von 360° im
Sichtfenster 5 sichtbar, während die darunter
liegende Geschlossenmarkierung 31 unsichtbar ist.
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Bei
einer weiteren Verdrehung um 180 Grad (540° – y)
schlägt der Lappen 24 der Schleppscheibe 15 linksseitig
am Anschlag 22 des Anzeigeelements 13 an, so dass
sich die Rastverbindung zwischen Schleppscheibe 15 und
Handrad 9 beim Weiterdrehen des Handrades 9 löst.
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Beim
Weiterdrehen des Handrades 5 bleibt die Schleppscheibe 15 in
ihrer Position, in der sie die Geschlossenmarkierung 31 überdeckt,
so dass das Handrad 5 noch einmal um fast eine ganze Umdrehung
weiter gedreht werden kann (genauer: um den Drehwinkel 360° – z),
bevor der Mitnehmer 30 wieder in die bei der „3
Uhr-Position” liegende Kerbe 20 einrasten würde.
Dies würde jedoch zu einer falschen Anzeige führen
und darf bei dieser Ausführungsform des Stellungsanzeige
nicht passieren, deren maximaler Verdrehwinkel 900° – y° – z° (im
Ausführungsbeispiel = 880°) entspricht. Die Stellungsanzeige
gemäß dem Ausführungsbeispiel ist hierfür
geeignet.
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Beim
Zurückdrehen des Handrades 9 in Schließrichtung
(–360°) liegt die Schleppscheibe 15 immer
noch vor der Geschlossenmarkierung 31, so dass im Sichtfenster 5 weiterhin
und richtigerweise „Offen” anzeigt wird. Bei der
Position 540° – y gelangt das Handrad 9 (der
Mitnehmer 30) wieder in Eingriff mit der Schleppscheibe 15 (der
Kerbe 20), so dass sich diese mit dem Handrad 9 mitdreht
und beim weiteren Zudrehen im Sichtfenster 5 stets die
Offenmarkierung 21 der Schleppscheibe 15 erkennbar
ist.
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Dabei
wird dabei die Schleppscheibe 15 beim weiteren Zudrehen
zusammen mit dem Handrad 9 wieder über die Geschlossenmarkierung 31 hinweg
gezogen, so dass diese über das Sichtfenster 5 wiederum
nicht sichtbar ist. Bei einem Verdrehwinkel von 270° (360° – x)
schlägt der Lappen 24 der Schleppscheibe 15 rechtsseitig
am Anschlag 22 des Anzeigeelements 13 an, so dass
sich die Rastverbindung zwischen Schleppscheibe 15 und
Handrad 9 beim Weiterdrehen des Handrades 9 wieder
löst. Die Aussparung der Schleppscheibe 15 liegt
nun wieder genau über der Geschlossenmarkierung 31,
wie es der Ausgangsstellung entspricht.
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Allerdings
ist im Sichtfenster 5 noch die Offenmarkierung 21 der
Schleppscheibe 15 sichtbar. Beim Weiterdrehen des Handrades 9 in
Schließrichtung bleibt die Schleppscheibe 15 in
ihrer Position (Ausgangsstellung), bis schließlich die
Geschlossenmarkierung 31 des Anzeigeelements 13 erscheint und
bei vollständigem Schließen im Sichtfenster 5 allein
sichtbar ist.
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Die
oben beschriebene Zustandsanzeige ist auch für Absperrventile
mit größerem Verdrehwinkel als 900° – y° – z° einsetzbar,
wobei in diesen Fällen ein oder mehrere Verschiebe- und
Abdeckringe eingesetzt werden, die übereinander aufgelegt
werden, wie dies in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2007 019 396 beschrieben
ist.
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Nach
längerem Einsatz des Ventils können sich die Dichtungen
setzen und verformen, insbesondere bei Verwendung von weichem Dichtungsmaterial.
Dadurch kann sich die Geschlossenstellung des Ventils im Lauf der
Zeit verändern, so dass das Handrad 9 zum vollständigen
Schließen des Ventils weiter zu drehen ist als es die Geschlossenmarkierung 31 des
Anzeigeelements 13 angibt.
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Dieser
Effekt kann durch eine Nachjustierung des Anzeigeelements 13 kompensiert
werden. Dabei wird das fest aufsitzende Anzeigeelement 13 um
seine Längsachse verdreht. Das Verdrehen kann mit Hilfe
des Handrades 9 erfolgen, indem Anzeigeelement 13 und
Handrad 9 temporär gekoppelt werden. Die Kopplung
kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass der Außenmantel
des Anzeigeelements 13 und der Außenmantel 25 des
Handrads 9 mit Bohrungen versehen sind, die in der Ausgangsstellung
(Geschlossenbereich im Sichtfenster vollständig sichtbar)
in einer gemeinsamen Achse verlaufen. Durch die Bohrungen kann ein
Stift eingesteckt werden, der beide Bauteile koppelt. Durch Drehen
des Handrades 9 in die neue Geschlossenstellung des Ventils wird
nun das Anzeigeelement 13 mitgedreht und dadurch die Geschlossenmarkierung 31 mit
der Geschlossenstellung des Ventils in Übereinstimmung gebracht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4309753
A1 [0009]
- - DE 102007019396 [0074]